Станы холодной прокатки

Содержание

ГлавнаяКраткая теорияТехнология прокаткиКлассификация прокатных становСтаны горячей прокатки- - - - - - - - - - - - ЗаключениеВопросы для самопроверкиПриложенияЛитератураГлоссарий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Производство холоднокатаных листов и полос является заключительным этапом металлургического передела. Сталь холодного проката находит применение в машиностроении, приборостроении, электротехнической промышленности и др.

«В настоящее время около 40-45 % объема производства тонколистовой стали в нашей стране выпускается в виде холоднокатаных листов. Около 80% холоднокатаных листов изготавливается из низкоуглеродистой стали, около 15% - из средне- и высокоуглеродистой стали, около 7% - из низко- и среднелегированной стали и примерно 1. 5% - из высоколегированной сталей (главным образом, нержавеющих)… Капиталовложения при производстве холоднокатаных листов на 20-25%, а эксплуатационные расходы на 10% выше, чем при производстве горячекатаных листов» [6]

При горячей прокатке невозможно получить лист толщиной менее 1 мм. Этому препятствует окалина, толщина которой соизмерима с толщиной прокатываемого металла. Металл, получаемый на станах холодной прокатки отличается, блестящей поверхностью, равномерностью по толщине, хорошими магнитными свойствами.

Станы холодной прокатки подразделяются на непрерывные и реверсивные.

Непрерывные прокатные станы холодной прокатки листа состоят из 3-6 рабочих четырехвалковых клетей.

Наибольшее распространение получили четырехвалковые клети. Они предназначены для прокатки сталей от 0,35 до 2,7 мм с суммарным обжатием до 70-80 %.

Рисунок 5.1 - Схема непрерывного стана холодной прокатки

 

Непрерывный стан состоит из нескольких рабочих клетей, расположенных последовательно. Прокатка в таких станах происходит одновременно во всех клетях при неизменной направлении движения металла. Число обжатий равно числу клетей. Для разматывания листа в начале стана устанавливается разматыватель, а для наматывания листа после прокатки в конце стана − моталка.

В состав непрерывного пятиклетьевого стана 1700 кроме основного оборудования входит следующее вспомогательное оборудование: подающий конвейер, передаточная тележка, отгибатель переднего конца, правильная машина, сниматель рулонов, цепные транспортеры, оборудование для обвязки рулонов.

Станы непрерывные отличаются высокой производительностью.

Рисунок 5.2 - Схема реверсивного стана

 

Реверсивные станы холодной прокатки выполняются одноклетьевыми. Прокатка производится в несколько пропусков при реверсировании рабочих валков. После каждого пропуска стан останавливается, при этом изменяется положение верхнего рабочего валка, после чего прокатка производится в противоположном направлении. С обеих сторон реверсивного стана расположены моталки.

Реверсивный стан на входной стороне, кроме моталки имеет разматыватель, назначение которого сводится к тому, чтобы принять рулон, предназначенный для прокатки, и перемотать его на моталку, стоящую на выходной стороне стана.

Реверсивные станы являются менее громоздкими, они более удобны при переходе с одной толщины ленты на другую. Но в то же время они менее производительны и используются при производстве широкого сортамента при небольших объемах.

Реверсивные станы выполняются, как правило, с клетями кварто. Диаметр рабочих валков обычно 400-600 мм, диаметр опорных валков 1300-1600 мм. На таких станах можно получить лист толщиной 0,25-0,35 мм. Получить более тонкий металл нельзя, из-за соизмеримости упругой деформации валков с толщиной прокатываемого листа. Максимальная скорость прокатки находится в пределах 10-20 м/с при массе рулонов до 30-45 т.

Для получения более тонких листов используются 4, 10, 18 и более валковые станы. Диаметр рабочего валка двадцативалкового стана составляет 10-55 мм, поэтому на таких станах можно получить более тонкий металл. При малых размерах валков их трудно сделать приводными, поэтому такие валки приводятся в движение через опорные валки.

Основными преимуществами многовалковых станов являются сниженное усилие прокатки, повышенная жесткость валкового узла, значительно меньшие размеры стана и др. Одним из недостатков является особое требование к точности деталей и установке рабочих валков.

 

Требования к электроприводу станов холодной прокатки

 1.     Постоянство поддержания натяжения металла.

2.     Широкий диапазон регулирования скорости 10¸25:1 и выше. Максимальная скорость станов холодной прокатки составляет 10¸12 м/с, а заправочная скорость 0,5¸1,0 м/с.

3.     Возможность раздельного и совместного управления двигателями стана.

4.     Плавный пуск и торможение при минимальном времени.

5.     Возможность толчковой работы клети и моталок.

Для привода валков рабочих клетей и моталок непрерывных станов используются нереверсивные двигатели постоянного тока независимого возбуждения, регулируемые полем в пределах 2:1¸3:1. Для привода валков рабочих клетей и моталок реверсивных станов применяются реверсивные двигатели постоянного тока, регулируемые полем в пределах 3:1¸4:1.

 

Электропривод моталок и разматывателей

 Натяжение полосы между клетью и моталкой оказывает существенное влияние на толщину прокатываемого металла. При изменении натяжения изменяется толщина прокатываемого металла. Для получения листа одинаковой толщины необходимо поддерживать неизменным натяжение полосы.

Толщина полосы зависит от скорости прокатки (уменьшается с увеличением скорости). При пуске и торможении не поддерживают постоянной величины натяжение, а уменьшают с увеличением скорости прокатки. Поэтому переходные процессы необходимо сократить до минимума.

В процессе намотки ленты на барабан увеличивается диаметр рулона, линейная скорость, а, следовательно, и натяжение. Для сохранения неизменным натяжения следует с увеличением диаметра рулона уменьшать скорость вращения моталки, так, чтобы линейная скорость намотки оставалась неизменной.

В процессе размотки диаметр рулона уменьшается, поэтому для сохранения линейной скорости размотки следует увеличивать скорость вращения двигателя.

При постоянной линейной скорости наматываемой полосы электропривод моталки или разматывателя работает с постоянством мощности. Так, в процессе намотки рулона с постоянным натяжением, от начального до максимального диаметра скорость вращения приводного двигателя изменяется вот максимального значения до минимального, а вращающий момент увеличивается пропорционально наматываемого рулона.

В соответствии с указанными требованиями наиболее целесообразно использовать двигатели постоянного тока, регулируемые полем. При этом пределы изменения потока должны быть равны пределам изменения диаметра рулона.

Современные намоточно-размоточные механизмы строят по системе ПЧ-АД с векторным управлением. Система ПЧ- АД может построена однозонной или двухзонной [2].

В системе однозонного регулирования скорости регулирование производится изменение частоты при постоянном напряжении на выходе преобразователя частоты, при чем при максимальной скорости полосы напряжение равно номинальному значению напряжения двигателя. Изменение скорости в процессе намотки  или размотки рулона происходит изменением частоты выходного напряжение преобразователя частоты. Максимальному диаметру рулона и максимальной скорости полосы соответствует номинальная частота. Изменение вращающего момента электродвигателя происходит при постоянном значении активного тока статора путем изменения магнитного потока.

Рисунок 5.3 -Параметры однозонного регулирования скорости регулирования при переменном потоке

В системе однозонного регулирования скорости при постоянном потоке снижение скорости двигателя в процессе намотки рулона производится уменьшением частоты выходного напряжения. Увеличение момент при увелечения диаметра рулона производится путем увеличения активной составляющей тока статора. Частота питающего напряжения снижается в процессе намотки.

Рисунок 5.4 -Параметры однозонного регулирования скорости регулирования при постоянном потоке

 

Система двухзонного регулирования скорости с зависимым управлением магнитным потоком сочетает свойства обеих вышеописанных систем. При намотке до критического диаметра Dк, соответствующего номинальной скорости двигателя, регулирование скорости осуществляется изменением магнитного потока, а при последующей намотке – при постоянного магнитном потоке.

Рисунок 5.5 -Параметры двухзонного регулирования скорости регулирования

 

Система управления моталками и разматывателями строятся по одним и тем же принципам. Обе системы содержат систему автоматического регулирования натяжения.

САР натяжения не должна допускать увеличения разности натяжения в конце и начале намотки. Для этих целей служит отрицательная обратная связь. Различают системы с прямым замером натяжения и с косвенным.

В системах прямого регулирования используются датчики натяжения.

В системах косвенного регулирования замеряется не сама величина натяжения, а величина косвенно связанная с натяжением. Например, мощность двигателя:

где Т − натяжение, Н; n − скорость намотки, м/с; h − КПД привода моталки.

Натяжение определится:

Регулирование натяжения по косвенному методу возможно, если измеряется мощность, ток или ЭДС и ток двигателя. Поэтому используются следующие системы косвенного регулирования натяжения:

1)                система с регулятором мощности;

2)                система со статическим регулятором тока якоря;

3)                система с астатическим регулятором тока и ЭДС двигателя.

Требуемый диапазон регулирования натяжения на станах холодной прокатки может достигать 20, а на фальгопрокатных станах до 50.

Мощность двигателя моталки:

где Тмакс − максимальное натяжение, Н; vмакс − максимальная скорость прокатки, м/с; hред − КПД редуктора.

Диапазон регулирования скорости вращения полем:

где Dмакс − максимальный диаметр рулона, м; Dб − диаметр барабана, м;

Кз=1,1¸1,15 − коэффициент запаса, учитывающий увеличение диапазона регулирования скоростей в связи с изменением опережения и некоторым запасом по рулону;

 − коэффициент, учитывающий увеличение диапазона скоростей за счет разницы в обжатиях металла;

eмакс, eмин − диапазон обжатий.

Передаточное число редуктора:

Автоматизируемые операции на станах холодной прокатки составляют три основные группы: заправку переднего конца полосы в стан и выдачу заднего конца полосы из стана; подготовку, настройку и перестройку стана; процесс прокатки.

Автоматическое регулирование технологического процесса холодной прокатки включает систему регулирования толщины, систему регулирования натяжения, систему автоматического регулирования профиля и формы полосы, систему автоматической подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

Толщина прокатываемого металла зависит от скорости прокатки, разнотолщинности и различной твердости по длине металла, поступающего на стан, режима смазки, температуры рабочих и опорных валков, натяжения полосы.

Все современные станы холодной прокатки снабжены системами автоматического регулирования толщины проката. Регулирование толщины полосы получают, если на основе измерения толщины полосы после клети, изменяют обжатие, или скорость вращения валков клети или натяжение.

Наиболее эффективно регулирование толщины полосы при одновременном воздействии на нажимные винты первой клети и на скорость вращения валков последней клети. Регулирование толщины в первой клети является «грубым», а в последней клети «тонким».